基于归一化建筑指数的北京市城市热岛效应分布特征

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1、生态环境学报2009,18(4):1325-1331http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail:editor@jeesci.com基于归一化建筑指数的北京市城市热岛效应分布特征121*武鹏飞，王茂军，张学霞1.北京林业大学水土保持学院//水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室，北京1000832.首都师范大学资源环境与旅游学院，北京100048摘要：以北京市为研究区域，以LandsatTM影像为基础数据，定量反演亮度温度(Tb)，提取归一化建筑指数(NDBI)，并利用RS和GIS技术在东北-西南和

2、西北-东南方向构建多个特征剖面，探讨Tb与NDBI的关系在空间上的分布规律。结果表明：（1）Tb和NDBI存在明显的正相关关系。（2）剖面上Tb与NDBI相关性的显著程度呈现由中心剖面向边缘剖面递减的格局。（3）剖面上Tb与NDBI相关性的显著程度受下垫面土地利用结构的复杂程度影响，土地利用结构越复杂，特征剖面上Tb与NDBI的相关性越显著。研究结果较好地揭示了建筑与温度相关性的空间分布规律，可为北京市未来的城市、绿地等规划提供一定科学依据。关键词：归一化建筑指数；亮度温度；城市热岛；特征剖面中图分类号：X16文献标识码：A文章编号：1674-5906（2009）04

3、-1325-07[16]城市热岛效应是城市化的结果，使得城市内部遥感研究提供了新的方法。徐涵秋在查勇等的基[1]年平均气温与郊区相差较大。城市化过程实质上础上提出了新型建筑用地指数(IBI)，可以更加精确就是土地利用类型转化的过程。以植被和透水表面的提取建筑用地信息，该指数的主要用途在于提取为主的自然景观被以不透水面为主的城市人为景建筑用地信息，在较大范围内研究城市热岛效应存观所取代，地表与大气之间的水分、热量等循环过在一定的局限性。[2]程随之改变。随着城市化进程的加快，城市热岛建筑用地是城市建成区中的一类最主要的土地效应越来越强烈，对人们的生产、生活产生的影响利用

4、类型，是城市生态环境系统中的最重要一员，[3]越来越大。城市热岛效应已成为当今社会面临的其分布形式直接影响城市热岛效应的强弱。目前，一个重要环境问题，建筑用地与城市热岛效应的关针对建筑指数与城市热岛效应关系的研究较少。本系问题备受国内外学者的关注。研究以LandsatTM影像为基础数据，定量提取研究自20世纪70年代以来，国内外很多学者对城市区的NDBI，反演研究区的亮度温度(Tb)，利用构建热岛效应进行了大量的观测和理论研究。初期，主多个特征剖面的方法对建筑指数与城市热岛效应的要通过地面监测数据或气象数据对城市热岛效应关系及该关系在研究区内的变化进行研究，探讨建[4

5、]进行研究；后来，由于遥感技术的发展，开始利筑指数与城市热岛效应的空间分布模型。用遥感影像反演亮度温度和地面温度探讨城市热1研究区概况[5]岛的空间分布规律。在遥感研究中引入归一化植北京市位于华北平原北部，地势西北高、东南被指数(NDVI)来表征植被覆盖度，探讨植被与城市低。西部、北部和东北部三面环山，东南部是一片热岛之间关系的方法较为常见，大量研究表明植被缓缓向渤海倾斜的平原。北京平原的海拔在20~60[6-11]覆盖度与温度存在明显的负相关关系。之后，m，山地海拔一般1000~1500m，海拔最高处位于国内外学者在城市热岛效应的研究中引入了多样东灵山2303m。境

6、内主要水系有潮白河、北运河、[12]2性、聚集度等景观格局指标，从不同的角度对热永定河和拒马河。全市面积16800km，人口1700岛效应与NDVI的关系进行研究。还有学者利用城余万。北京为暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季市不透水面量化研究城市热岛与下垫面的空间分炎热多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促，年平均气[13][14]布关系。例如周红妹等对上海市城市热岛效应温10~12℃，年平均降雨量600~700mm，主要发生进行研究表明，城市建设区域的扩大将会导致城市在7、8月。进入9月份，降水量明显减少，气温开热岛范围的面积增大，城市扩展与热岛扩展趋势具始下降，昼夜温差增大

7、。北京市的土地利用类型为[15]有空间一致性。查勇等在建筑用地信息提取方面西部、北部以及东北部以林地为主，东南部为耕地，提出了归一化建筑指数(NDBI)，为城市热岛效应的市区及其周边地区为建筑用地(图1)。基金项目：国家自然科学基金项目(40701183；40601030)；国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAD09B02；2006BAD03A02)作者简介：武鹏飞（1984年生），男，硕士研究生，主要从事遥感和GIS应用研究。Email:wupf30@163.com*通讯作者：张学霞，副教授，博士，主要从事生态环境遥感研究。E-mail:x